一種多傳感器多參量信息智能融合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及配網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多傳感器多參量信息智能 融合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前正在全球范圍內(nèi)引發(fā)新一輪的產(chǎn)業(yè)革命，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā) 展的重要力量。典型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一般分為三層：感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中由大量 的傳感設(shè)備組成了感知層網(wǎng)絡(luò)，定義為無線自組傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless SensorNetwork,WSN)是由大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線 網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對(duì)象的信息，并最終把 這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的所有者。
[0003] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)及匯聚節(jié)點(diǎn)組成，并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)信 息發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理器模塊、通信模塊、能量供應(yīng)模塊、 天線、外殼等組成，此外，無線自組網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)是具有增強(qiáng)功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，有比 傳感器節(jié)點(diǎn)更多的能量供給和內(nèi)存與計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)傳感信息匯聚，以及傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳 輸網(wǎng)絡(luò)之間接口與協(xié)議適配。
[0004] 多傳感器融合技術(shù)的基本原理就像人腦綜合處理信息的過程一樣，它充分地利用 多個(gè)傳感器資源，通過對(duì)各種傳感器及其觀測(cè)信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空 間和時(shí)間上的互補(bǔ)與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則組合起來，產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)環(huán)境的一致性解釋 和描述。信息融合的目標(biāo)是基于各傳感器分離觀測(cè)信息，通過對(duì)信息的優(yōu)化組合導(dǎo)出更多 的有效信息。它的最終目的是利用多個(gè)傳感器共同或聯(lián)合操作的優(yōu)勢(shì)，來提高整個(gè)傳感器 系統(tǒng)的有效性。目前，比較常用的多傳感器融合方法有：卡爾曼濾波，貝葉斯估計(jì)，D-S推 理，聚類分析法，而近年來隨著神經(jīng)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其最新研究也逐步運(yùn)用在多傳感 器信息融合上。
[0005] 隨著電力行業(yè)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，配電網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)架已逐步完善，基于配電網(wǎng)的 各種信息采集和通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也逐步開展，配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的信息正在逐步改進(jìn)和完 善。但是，相對(duì)主網(wǎng)來說，目前配網(wǎng)在通信網(wǎng)絡(luò)、信息采集、系統(tǒng)應(yīng)急和調(diào)度運(yùn)行等方面還存 在諸多不足：
[0006] (1)配網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)手段不足，缺乏設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，配網(wǎng)調(diào)度處于"盲調(diào)"狀 態(tài)；
[0007] (2)配網(wǎng)投入不足，配套通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)薄弱；
[0008] (3)配電設(shè)備眾多、點(diǎn)多面廣，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)通信手段成本巨大。
[0009] 由于配網(wǎng)設(shè)備數(shù)量繁多，檢修人員與設(shè)備之間配比失衡，檢修工作量越來越大，過 大的檢修工作量已成為制約電力系統(tǒng)效益增長(zhǎng)和工作效率提高的因素之一。由于缺乏必要 的技術(shù)手段支撐配網(wǎng)狀態(tài)檢修工作，導(dǎo)致在人員有限的情況下難以及時(shí)完成工作，降低了 配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和服務(wù)水平。如何將傳統(tǒng)檢修方式科學(xué)地轉(zhuǎn)換到智能型檢修方式，利用 傳感器對(duì)配網(wǎng)線路實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備及環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是當(dāng)前面臨的實(shí)際問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的針對(duì)【背景技術(shù)】中的問題提供一種多傳感器多參量信息智能融合系統(tǒng)，能 實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷分析、智能輔助決策功能。
[0011] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種多傳感器多參量信息智能融合系統(tǒng)，包括信息融 合部和多源異構(gòu)信息協(xié)同決策單元，信息融合部的信號(hào)輸入端用于連接多源異構(gòu)傳感器節(jié) 點(diǎn)模型，信息融合部的信號(hào)輸出端連接多源異構(gòu)信息協(xié)同決策單元；信息融合部包括協(xié)同 管理單元、故障診斷單元、信息判斷單元、信息推理單元、信息融合單元和感知學(xué)習(xí)單元；
[0012] 協(xié)同管理單元用于對(duì)信息融合部中各個(gè)單元間的合作進(jìn)行管理，通過對(duì)傳感器設(shè) 備的信息采集與分析的任務(wù)進(jìn)行分解，向信息融合部中各功能單元分配任務(wù)，并根據(jù)任務(wù) 執(zhí)行情況對(duì)各單元提出的協(xié)同請(qǐng)求進(jìn)行回應(yīng)；
[0013] 故障診斷單元用于實(shí)現(xiàn)故障的診斷任務(wù)；
[0014] 信息判斷單元用于實(shí)現(xiàn)診斷所需信息的判斷，接受信息融合部中其它單元提出的 判斷請(qǐng)求，進(jìn)行信息的判斷，并將判斷結(jié)果反饋給提出的判斷請(qǐng)求的單元；
[0015] 信息推理單元用于實(shí)現(xiàn)不確定信息的推理，根據(jù)概率模型，應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理 公式計(jì)算各有向弧對(duì)應(yīng)事件發(fā)生的后驗(yàn)概率，并提供給多源異構(gòu)信息協(xié)同決策單元作為推 理診斷的依據(jù)；
[0016] 信息融合單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感設(shè)備上傳的多類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合與輸出，根據(jù)信息 融合部中其它單元提出的融合請(qǐng)求，對(duì)待融合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以D-S證據(jù)理論選擇判據(jù)為 基礎(chǔ)進(jìn)行融合方法的選擇，并以所選融合方法對(duì)多論據(jù)進(jìn)行融合操作獲取一致性輸出，將 融合結(jié)果提供給信息融合部中的其它單元應(yīng)用；
[0017] 感知學(xué)習(xí)單元用于結(jié)合歷史統(tǒng)計(jì)信息及采集的故障信息進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)而獲取相關(guān) 元件故障的先驗(yàn)概率用于不確定信息的推理，使診斷系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境變化進(jìn)行信息的更 新；
[0018] 多源異構(gòu)信息協(xié)同決策單元用于對(duì)觀察結(jié)果的對(duì)應(yīng)的位置信息、事件的時(shí)間信 息、事件描述信息、場(chǎng)景描述信息、元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和分析，對(duì)待測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn) 行監(jiān)測(cè)，并給出故障診斷分析，對(duì)存在的故障做出智能輔助決策。
[0019] 所述的多源異構(gòu)信息協(xié)同決策單元在處理信息融合部傳遞來的信息時(shí)，首先，利 用貝葉斯公式將傳感器節(jié)點(diǎn)的可靠性分解為節(jié)點(diǎn)的互信度與可信度；其次，從傳感器節(jié)點(diǎn) 的監(jiān)測(cè)結(jié)果相互支持、節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的不確定性、節(jié)點(diǎn)的歷史分類正確率、節(jié)點(diǎn)接收目標(biāo)信 號(hào)的信噪比和環(huán)境影響方面分別對(duì)節(jié)點(diǎn)的互信度和可信度進(jìn)行了推導(dǎo)和建模；再次，計(jì)算 加權(quán)信任函數(shù)；最后計(jì)算決策結(jié)果。
[0020] 所述的協(xié)同管理單元包括通信管理模塊、輸入/輸出控制模塊和信息協(xié)同管理模 塊，通信管理模塊和輸入/輸出控制模塊分別與信息協(xié)同管理模塊連接；
[0021] 通信管理模塊用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)間信息的交流，并對(duì)信息的發(fā)送及系統(tǒng)中各 單元間信息的傳遞進(jìn)行控制；
[0022] 輸入/輸出控制模塊用于與外界信息的交流，包括多源傳感信息采集、融合結(jié)果 的發(fā)布及輔助決策信號(hào)的輸出；
[0023] 信息協(xié)同管理模塊用于任務(wù)的分析、分解與分配，對(duì)系統(tǒng)中各單元的合作請(qǐng)求進(jìn) 行應(yīng)答。
[0024] 協(xié)同管理單元還用于與電力監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)與信息交互，實(shí)現(xiàn)大范圍區(qū)域智能監(jiān) 控系統(tǒng)的協(xié)同。
[0025] 協(xié)同管理單元與信息融合部中其它單元或電力監(jiān)控系統(tǒng)之間通過客戶/服務(wù)器 方式實(shí)現(xiàn)信息交換。
[0026] 所述的故障診斷單元包括輸入/輸出模塊和通信管理模塊，輸入/輸出模塊和通 信管理模塊連接；輸入/輸出模塊用于接收故障信息和輸出診斷結(jié)果與決策建議，通信管 理模塊用于與信息融合部中其它單元進(jìn)行信息交互，接收合作請(qǐng)求、提出信息需求并提供 診斷信息。
[0027] 本發(fā)明經(jīng)信息融合各單元的組合及協(xié)同，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷 分析、智能輔助決策功能。
[0028] 本發(fā)明采用多傳感器融